东北典型城乡交错带农业土壤中PAEs的分布、风险评价与转化规律初探

摘要

工业化、农业现代化的快速发展给人们带来富足、便捷生活的同时，不可避免地也会带来环境污染问题。随着农业的不断发展，邻苯二甲酸酯(PAEs)的使用量越来越大。PAEs易从塑料中释放到大气、水体、土壤中造成污染。本研究的目的是了解东北某城市城乡交错带农业土壤中污染物的含量水平、分布特征以及污染物对生态安全可能产生的风险，从而为更合理地控制PAEs的排放、保护当地生态环境提供重要的科学依据，并且利用试验数据来确定邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对土壤微生物生态的危害程度，为当地PAEs的环境风险的科学评价提供理论支持。
　　本研究选择了4种类型土壤（绿化带、大田、多年设施用地、污灌区），对土壤的基本理化性质进行了测定，以美国环保署(EPA)公布的优先控制污染物邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、DBP、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)这4种PAEs作为目标污染物，利用LC-MS法对4种不同类型的农业土壤中的4种PAEs的含量进行测定，并对这四种污染物的分布特征进行了分析，通过将4种PAEs的含量与美国土壤PAEs控制标准和环境风险限值（ERLs）比较，来考察这4种PAEs是否超标以及是否具有环境风险。结果表明:4种类型农业土壤的4种PAEs总含量的顺序为污灌区＞多年设施用地＞大田＞绿化带。总体来看，4种PAEs中DEHP污染水平最高，DEP污染水平最低。我们将多年设施用地土壤中的4种PAEs与国内其他几个城市的蔬菜用地中的PAEs含量相比，结果表明本试验所选土壤中PAEs含量处于较低水平。按照美国土壤PAEs控制标准，4种类型农业土壤中的DMP、DEP、DBP化合物的含量均超标，DEHP虽然没超标，但是已经很接近控制标准，也应当引起重视。仅绿化带的DBP、DEHP含量低于环境风险限值，不存在环境风险，大田、多年设施用地、污灌区中土壤中的DBP、DEHP含量均高于环境风险限值，存在环境风险。
　　我们进一步研究了DBP在土壤中的自然转化规律，测定了不同浓度DBP对土壤微生物生物量的影响，最后利用DGGE技术研究了不同浓度DBP对土壤微生物群落多样性的影响，结果表明:低浓度DBP下，微生物生物量碳和氮呈现波动趋势，变化幅度不大，而高浓度DBP下，微生物生物量碳和氮会急剧下降。总体来看，微生物生物量碳和氮会随着DBP浓度的升高而降低。通过分析DGGE图谱，我们发现DBP浓度越高，泳道内的条带数目越少，条带亮度越低，高浓度DBP会使土壤中微生物的多样性和丰富度降低。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 PAEs概述

1．1．1 PAEs的种类及用途

1．1．2 PAEs的理化性质及进入环境的途径

1．1．3 PAEs的污染现状与危害

1．1．4 PAEs的环境行为

1．2 有机污染物对土壤微生物生态的影响

1．2．1 有机污染物对土壤微生物量的影响

1．2．2 有机污染物对土壤微生物群落的影响

1．3 DBP概述

1．4 变性梯度凝胶电泳技术简介

1．5 研究的目的与意义

1．6 技术路线

2 材料与方法

2．1．1 试验药品与试剂

2．1．2 试验仪器与器材

2．2 调查区域概况

2．3 土壤中四种PAEs的含量与分布

2．3．1 样地选择与样品采集

2．3．2 土壤理化性质分析

2．3．3 土壤中PAEs的提取

2．3．4 液相质谱测定的前处理及参数

2．4 DBP在土壤中的自然转化规律

2．5 DBP对土壤微生物生物量的影响

2．5．1 土壤微生物生物量碳的测定

2．5．2 土壤微生物生物量氮的测定

2．6 DBP对土壤微生物群落多样性的影响

2．6．1 土壤微生物总DNA的提取

2．6．2 16S rDNA PCR扩增

2．6．3 DGGE电泳及图谱分析

2．7 数据处理

3 结果与分析

3．1 四种农业土壤中PAEs含量水平与分布特征

3．2 国内不同地区农业土壤中PAEs含量的比较

3．3 PAEs的生态风险评价

3．4 样地土壤基本理化性质

3．5 DBP在土壤中的生物转化

3．6 DBP对土壤微生物生物量的影响

3．6．1 DBP对土壤微生物生物量碳的影响

3．6．2 DBP对土壤微生物生物量氮的影响

3．7 DGGE指纹图谱

4 讨论

4．2 四种PAEs的超标情况与生态风险评价

4．3 DBP在土壤中的生物转化

4．4 DBP对土壤微生物生态的影响

4．4．1 DBP对土壤微生物生物量碳的影响

4．4．2 DBP对土壤微生物生物量氮的影响

4．4．3 DBP对土壤微生物群落多样性的影响

5 结论

6 展望与建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文